STEM教育是一種極具創造力的教育形式。在STEM教育中，S代表科學（Science），T代表技術（Technology），E代表工程（Engineering），M代表數學（Mathematics）。在美國，STEM教育是一項鼓勵學生主修科學、技術、工程和數學（xué）(STEM)領域的教（jiāo）育事業，美國不斷加大科學、技術、工（gōng）程和數學教育（yù）的投入，培養學（xué）生（shēng）的科技理工素養。那讓（ràng）我們一起（qǐ）來看看國內STEM教育的最新（xīn）發展（zhǎn）情況吧！
近年來，STEM教育受到各界廣泛（fàn）關注，特別是日前國務院辦公（gōng）廳印發的《全民科學素質行動計劃綱（gāng）要實施方案》明確提出（chū），在中學階段要增強學科間橫向配合，開展跨學科實踐（jiàn）探究活（huó）動。北京八一學校在三年間進行了STEM教育實踐探索，並已逐步建立起圍繞重點項目的係列課程。本文著重介紹了學校相關課程的實施步驟、策略及成果，希望能提供給相（xiàng）關領域同行們（men）一些借鑒，共（gòng）同思考STEM教育未來的發展。
課（kè）程整合設計與實施
對於STEM教育，近三年學校在教師中陸續開展了多項通識培訓、專題培訓，並以項目模塊為主導，進行實踐教室的新建改建。在課程及活（huó）動設計中也進行了一些嚐試。
圖1 電子控製與（yǔ）單片機模塊的（de）課堂（táng）教學
首先我們分析了
STEM教（jiāo）育的核心特征，不（bú）難（nán）發現STEM的技術性、體驗性、設計（jì）性乃至實證性與學（xué）校現有（yǒu）課程體係中的通（tōng）用技術課有相似（sì）之處;而（ér）跨學科、協作性、情境性等又（yòu）符合研究性學（xué）習的一些（xiē）特點。基於此，以通（tōng）用技（jì）術為切入點，將研究性學習與該課程進行（háng）整合，以項目研究的方（fāng）式開展通用技術模塊內（nèi）容的學習，開始了第一輪的（de）STEM教學嚐試。
表（biǎo）1 STEM課程模塊內容
起初我們把它稱為STEM課，並列出了該課程的管理辦法，從指導思（sī）想到課程目標;從組織機構到課時安排乃（nǎi）至課程評價、教師職責都做了詳細的說明。
圖2 學（xué）生用自己設計製作的3D打（dǎ）印機打印的作品
我們以（yǐ）通用技術學科的（de）選修模塊為載體，開設（shè）了7門課程供學生選（xuǎn）擇。在教學內容（róng）上，首先針對學生進行研究方法的通識培訓（xùn），繼而是基於任務的模塊基礎內容的學習。學生在掌握核心知識與（yǔ）技能後，在該（gāi）模塊領域內自主選題（tí），以項目研究的方式完成接下來的（de）學習。
例如電子控製與單片（piàn）機模塊。課（kè）程涉及電子技術、控製技術、傳感技術及計（jì）算機編程等內容，將硬件平台和軟件程（chéng）序相結合，整合物理學、電路原理、計算機等跨學科知識。課程采用開源單片（piàn）機硬件平台Arduino，在便捷高效的集成開發（fā）環境中編寫代碼，配以多種傳感（gǎn）器組合，實現光聲電、無線控製與探測（cè）等（děng）多樣化、個性化的電子控製項目方案。
項目式引領
豐富的選擇、實踐性的任務，大大調動了學生的學習興趣，但在第一輪（lún）實踐中我們發現（xiàn），開放性選題的輔（fǔ）導對授課教師的要求較高，學生開題想法好，但結題成果欠佳。隨著跟進的培訓和理念（niàn）提升，我們（men）開始聚焦於選擇並開發（fā）設計有針對性的，更為恰當的STEAM教學項目。師資上學校采（cǎi）取了校內培訓與技術專家外（wài）聘相結合的方式。
表2 STEM課程課時實（shí）施方案
我們與清華工業中心團隊合作開設了3D打印機製作（zuò）項目。該項目要求學生團（tuán）隊設計製作一台3D打印機，通過安裝（zhuāng）androids操作係（xì）統的手機完成遙控，打印製作一個以環保為主題的創意（yì）組合作品。3D打（dǎ）印機項目涉及機械、電子、控製、計算機、網絡（luò）、管理等多個學（xué）科，學生以團隊合作的形式，在做中學，完成構思（sī）、設計、實現和運作全過程。
學生學習使用solidworks軟件進行建模，軟件應用與數學能力得到鍛煉;打印機（jī）的製作（zuò）、裝配（pèi）調試與結構優化充分（fèn）體現了工程思想;在材料選擇及加工過程中，涉（shè）及了大量物理學、材料（liào）學的相關知識;而學生們在數學課堂中所學的公式真（zhēn）實應用在滑輪控製及打（dǎ）印頭移動設計中;跨（kuà）學科知識的融合在學生的（de）設計（jì）原理報告中得以充分體現;成果匯報（bào）演講、宣傳海（hǎi）報設計、記錄短片製作、科普短劇表（biǎo）演等最終結果的展現，在很大（dà）程度上鍛煉了學生的團隊合作，提升了人文素養。
老（lǎo）師們常說，學生們常（cháng）是眼高手低（dī），想得挺好做不出來，但當打印成品展現在眼前，看著（zhe）這生動蘋（píng）果果核，試圖拆開這無縫的立體結構時，我們（men）知道（dào），想到做之間的路已經打通（tōng），“窮理以致其知，反躬以見其實”。
學生的興趣與潛能都被（bèi）大大激發（fā），通過不斷探索，劉哲、王豐翼兩位同學還設計製作出3D打印、數控切割、激光雕刻（kè）一體機。該作品將三（sān）個係統共用一個傳（chuán）動係統和控製係統，采用（yòng）箱（xiāng）式結（jié）構，使用計（jì）算機運動控製卡G代碼來控製步進電機，帶動滾珠絲杆轉動，從而使電主軸、擠（jǐ）出頭、激光頭在三個方向均可自由移動。這個新產（chǎn）品不僅讓電影中的麵具打印機變成現實，三個係統的融合將成品的逼（bī）真效果大大提升。這種概念既節（jiē）省了對於傳動裝置、電器係統的需求，又（yòu）很大程度上節約了製造成本。該作品（pǐn）獲得全國青年科普實驗作品（pǐn）大賽第一名。
日常教學與活動設計（jì）體現STEM教育（yù）思想（xiǎng）
在（zài）課程實踐中，麵對創新的教學內容，我們經常（cháng）采納師（shī）生（shēng）共同參與培訓的策略。學校三十多位學科老師也報名參加了3D打印機的製作項目。理念培訓結合實踐項目，老師們（men）慢慢將STEAM作為一種教學方法滲（shèn）透到日（rì）常。例如綜合課--火山，3D設計打印（yìn）火山模型，通過化學實驗模擬火山噴發過程（chéng），利用數（shù）學知識計算火山噴發影響的（de）麵積，充分體現了跨學科的思想。
“探月任務（wù）”是（shì）我校科技節中的一（yī）項比賽設計。參賽隊員要設計一輛製作通過性好(爬坡、不同摩擦力地麵（miàn）)、有抓取功能、自驅動、尋址的車輛;設計製作帶有聲光效果的溫室模型;設計製作道具並進行短劇表演;拍（pāi）攝一段視頻介紹。這就是STEAM。
STEM教育的問題與思考
日（rì）前，國務院辦公廳印發的《全（quán）民科學素質（zhì）行動計劃綱要實施方案》中明確提出：推進義務教育階段的科技教育，增強中學數學、物理、化學、生物等學科教學的（de）橫向配合。推進高中階段的科（kē）技（jì）教育（yù），鼓勵普通高中探索開展科學創新與技術實踐的跨（kuà）學科探究活動。不難看出，從國家層麵的政策引導，到社會發展對科技創新型人才的（de）需要，在中學開展STEM教（jiāo）育已成為必然。
然而我們在實踐中也發現很多問題：如何尋找科技素（sù）養普及與科技精英培養的平衡點;教師從傳統（tǒng）的（de）單一學（xué）科教學到跨學科整合的理念及（jí）專業水平有待提升;適（shì）恰的STEM項目資源匱乏;學生（shēng）在動手實踐項目上的大量時間精力投入與傳（chuán）統學科學習（xí）間的（de）衝突等。當然應對這些問題，我們也有一些思考：以學校（xiào）特色小衛（wèi）星項目為推進重點，在技（jì）術類(通用技術、信息技術)學科中繼續加大項目開發，通過外引技術與校內研發相結合，設計固化STEM項目;引入社（shè）會資源、高校資（zī）源，外聘（pìn）教師與校內教師培訓相結合;建立STEM項目雲（yún）平台，豐富課程資源，提供學生展示空間;將學校原有科技教育與STEM教育、創客教育做有機融合;強化總結與評價;跨校聯合，共同開發共享資源等。
對於STEM教學的探索，我（wǒ）們剛剛（gāng）起步，教育需要理性的思考（kǎo）與踏實的實踐。什麽是一個好的STEM項目，到底如（rú）何設計出一個STEM項目沒有唯一（yī）答案，而這種開（kāi）放性（xìng）的，需要（yào）思考（kǎo）並獨（dú）立實踐探（tàn）知（zhī）的過程（chéng）也是
STEM所必須的。
作者：朱凱 陳詠梅 李銳 常樹岩（yán） (作者單位為北京市八一學校)
